The text explains Igor Novikov's principle of self-consistency, a physics-based solution that resolves temporal paradoxes by asserting that the past is immutable, thus making time travel logically possible without altering history.
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Prima degli anni 80 si pensava che i viaggi nel tempo fossero impossibili a causa dei paradossi
che questi creavano. Ad esempio se si tornasse nel passato e si impedisse che nostra madre incontri
nostro padre, i due non si sposerebbero, noi non nasceremmo e, da qui, il paradosso:
come facciamo ad esistere? Ma l’astrofisico di fama mondiale Igor Novikov, non solo trovò
un’elegante soluzione ai paradossi, ma riuscì a dare una spiegazione ai viaggi nel tempo basata
sui principi della fisica. Di che cosa parla il suo famoso principio di autoconsistenza?
Come funziona? E come fa ad impedire i paradossi? Lo capiremo in questo video.
Nei film in cui si viaggia nel tempo, capita che il protagonista, tornando nel passato,
cambi il corso naturale degli eventi. Un esempio famoso è quello che accade nel film “ritorno al
futuro” in cui Marty Mcfly viaggia indietro nel tempo e incontra sua madre. Quest’ultima,
anziché innamorarsi del futuro padre di Marty, si innamora proprio di lui. Questo rappresenta
un paradosso, perché se Marty non nasce, come può esistere e viaggiare nel passato? E come può
ritornare in un presente in cui non è mai nato? Prima del principio di autoconsistenza di Novikov,
i paradossi temporali erano considerati uno dei motivi principali che impedivano
la reale possibilità di viaggiare nel tempo, soprattutto nel passato. L'esistenza di un
paradosso sembrava indicare che il viaggio nel tempo stesso fosse un’idea priva di logica.
Infatti, questi, violerebbero uno dei concetti fondamentali della fisica classica,
cioè il principio di causa ed effetto: una causa viene sempre prima del suo effetto.
Se spingo il bicchiere oltre il bordo del tavolo (causa) il bicchiere cade e si rompe
(effetto). Ma i paradossi temporali sembrano invertire questa relazione,
creando loop causa ed effetto impossibili. La violazione della causalità era considerata
inaccettabile per molti fisici perché metteva in discussione la coerenza delle leggi fisiche.
Infatti, viaggiando indietro nel tempo e cambiando il passato, si crea un futuro diverso. Ma se
il futuro è diverso, il viaggiatore non avrebbe mai avuto motivo di tornare indietro nel tempo.
Ad esempio, se io volessi tornare nel passato per impedire che la mia casa venga bruciata
da un incendio, creerei un futuro in cui la mia casa non è stata bruciata.
Ma se l'incendio non è mai avvenuto, allora non avrei motivo di viaggiare
nel tempo. Ma se non viaggio nel tempo, l'incendio accade, e quindi viaggio nel
tempo per impedirlo...dunque capite? Si crea un loop causa ed effetto senza soluzione.
Ecco perché i fisici pensavano che i viaggi nel tempo fossero impossibili.
Una soluzione a questi paradossi viene fornita dalla teoria del multiverso o delle dimensioni
parallele. Ogni alterazione degli eventi del passato creerebbe delle conseguenze
diverse da quelle avvenute originariamente, generando così, un NUOVO universo parallelo
con una DIVERSA linea temporale. Se dal passato tornassimo nel presente,
non ci ritroveremmo in un universo alterato. Le azioni nel passato non influenzerebbero la
linea temporale originale, dunque il nostro universo rimarrebbe lo stesso, mentre il
secondo universo creato dalle nostre azioni, si modellerebbe in base alle nuove conseguenze.
Per capirci, se Marty avesse impedito ai suoi genitori di conoscersi, la sua azione avrebbe
creato istantaneamente un universo alternativo in cui i suoi genitori hanno vite separate e lui
non esiste. Ma tornando nel presente, Marty si ritroverebbe nel suo universo originale,
e vivrebbe la sua vita assieme ai suoi genitori come ha sempre fatto.
Provate ad immaginare un universo in cui la Germania ed il Giappone hanno vinto la seconda
guerra mondiale e si sono divisi il controllo degli Stati Uniti. Beh, questa è una serie TV
che trovate su Amazon. E se conoscete altri film o serie che trattano l’argomento degli
universi paralleli, scrivetelo rispondendo al primo commento che trovate qui sotto.
Verso la metà degli anni 80, il fisico russo Novikov propose una valida soluzione ai
paradossi temporali senza l’introduzione del multiverso. Il principio di autoconsistenza
di Novikov si basa su una sola linea temporale dunque il nostro universo rimane uno e uno solo.
Igor Novikov nacque a Mosca nel 1935. Nonostante visse un’infanzia difficile,
senza padre e con la madre imprigionata in un gulag, si appassionò fin da giovane
all’astronomia e alla teoria della relatività. Studiò all’università e all’età di 30 anni
ottenne il dottorato di ricerca in astrofisica. Nel 64 ipotizzò l'esistenza dei "buchi bianchi",
oggetti che rappresentano l'opposto dei buchi neri, in quanto emettono materia anziché
assorbirla. Nel 2020 vinse un prestigioso premio per il suo contributo allo sviluppo della teoria
della relatività generale e della fisica dei buchi neri, assieme ai premi nobel Kip Thorne,
noto anche per la sua collaborazione scientifica al film Interstellar, e Roger Penrose.
A proposito di Roger Penrose, qui sul canale trovate un video in cui parliamo del suo
innovativo modello cosmologico che si propone di spiegare cosa ci fosse prima del big bang.
Il percorso che portò alla formulazione del principio di autoconsistenza di Novikov iniziò
quando i fisici si resero conto che alcune soluzioni alle equazioni della relatività
generale di Einstein, permettevano la possibilità di viaggiare nel tempo. Novikov sostiene che il
nostro universo è unico e garantisce la coerenza degli eventi al suo interno. La
sua soluzione ai paradossi temporali risulta particolarmente affascinante perché mantiene
valido il principio logico di causa ed effetto. Ma cosa afferma il principio di autoconsistenza?
Afferma che solo gli eventi autoconsistenti sono possibili. Un evento è autoconsistente
se la sua esistenza nel passato non genera contraddizioni logiche nel futuro. Dunque,
qualsiasi azione intrapresa durante il viaggio nel tempo, non può alterare eventi già accaduti.
Questo implica che è fisicamente impossibile impedire un evento già avvenuto agendo dal futuro;
al massimo, un'azione proveniente dal futuro può contribuire a far sì che quell'evento si
verifichi esattamente come era già accaduto. Da qui ne deriva che il passato è immutabile.
E so già che alcuni di voi si staranno chiedendo “come può il passato essere immutabile? Se
tornassi indietro nel tempo, potrei cambiare un sacco di cose e migliorare la mia vita.”
È normale avere questi dubbi, perciò vediamo subito un esempio concreto per
capire il principio di autoconsistenza. Novikov ideò un esperimento mentale molto intuitivo,
conosciuto come il biliardo di Novikov. La palla rossa viene colpita dalla palla bianca
ed entra in buca. La particolarità di questo biliardo è che in questa buca è presente una
macchina del tempo che farà uscire la palla nel passato da questa seconda buca. Quando la palla
entra nella macchina del tempo conserva la sua velocità di ingresso, dunque uscirà nel passato,
con la stessa velocità con cui è entrata. La palla rossa entrata in buca, viaggia nel tempo,
ed esce esattamente quando la palla bianca sta passando per colpire la versione “più giovane”
della palla rossa. Ma se la palla rossa, uscita dalla macchina del tempo, colpisce la palla bianca
deviandola dalla sua traiettoria, questa non colpirà la palla rossa che non entrerà nella
prima buca e quindi non viaggerà nel passato. Questa collisione innescherebbe un paradosso:
da dove viene fuori la palla rossa se nessuna palla è entrata nella macchina del tempo?
Se la palla rossa entra in buca, va nel passato e devia la palla bianca che non colpirà la palla
rossa. Ma se la palla rossa non va in buca, allora la palla bianca colpisce quella rossa mandandola
in buca. Ed ecco che si crea di nuovo un loop causa ed effetto senza soluzione. Novikov ha
dimostrato, partendo da principi fondamentali della fisica, che le azioni provenienti dal
futuro devono inserirsi in modo coerente nella trama degli eventi già accaduti.
Questo significa che la palla bianca ha una traiettoria tale,
che quando viene deviata dalla palla uscita dalla macchina del tempo, le ha permesso di colpire la
palla rossa e mandarla in buca. Quindi la palla rossa non è la causa del paradosso,
ma è l’artefice che fa succedere le cose proprio come sarebbero dovute accadere.
Ecco come vedremmo la dinamica se accadesse per la prima volta.
Thorne e altri fisici hanno condotto uno studio sul comportamento della palla
da biliardo dimostrando matematicamente che esistono varie traiettorie, ognuna con angoli
leggermente diversi, che portano a soluzioni autoconsistenti. Dunque è possibile avere un
moto della palla che è coerente con il principio di causa ed effetto che essa stessa genera.
Vedete quanto è bello studiare fisica? Si possono fare ricerche di questo tipo!
L’esempio della palla da biliardo serve per capire che un’azione proveniente dal futuro
non altera il passato, anzi, al limite fa in modo che gli eventi avvengano esattamente come
sarebbero dovuti avvenire. Secondo Novikov sono le leggi fisiche dell’universo ad
"autoregolarsi", impedendo la loro stessa violazione e la creazione di paradossi.
Ritorniamo all’esempio della casa incendiata. Qualsiasi azione possiamo compiere nel passato
sarà sempre compatibile con il futuro dal quale proveniamo. Ad esempio, tornando nel passato,
vediamo che la presa elettrica emette pericolose scintille. In preda all’agitazione ci buttiamo
sopra l’acqua e anziché spegnere l’incendio, contribuiamo ad alimentarlo. O magari crediamo
di averlo spento, ma dopo un po’ le fiamme riprendono. Oppure l’incendio
si propaga così in fretta che non siamo in grado di gestirlo. Insomma, nonostante i nostri sforzi,
l'incendio avverrà comunque, magari con cause diverse, ma producendo lo stesso risultato finale
che ha motivato il nostro viaggio nel tempo. Per comprendere a fondo come il principio di
autoconsistenza di Novikov renda coerenti tutti gli eventi, dobbiamo familiarizzare
con un concetto della relatività chiamato linea di universo. Alcune soluzioni alle equazioni di
campo di Einstein permettono di viaggiare nel tempo attraverso una linea di universo chiusa.
Ma cos’è esattamente una linea di universo? Quando lanciamo una palla, ad esempio, questa
descrive una traiettoria, cioè l’insieme delle sue posizioni successive attraverso lo spazio.
Ma come abbiamo visto in questo video, non ci muoviamo solo nello spazio, ma anche nel tempo,
dunque viviamo in quello che viene chiamato appunto spaziotempo, in cui le tre dimensioni
spaziali si fondono alla dimensione temporale. La linea di universo rappresenta la nostra
traiettoria mentre ci muoviamo nello spaziotempo. Ora, per semplicità, consideriamo la sola linea
temporale. Noi viviamo nel presente, a sinistra abbiamo il passato e a destra abbiamo il futuro.
Il nostro movimento nel tempo avviene in una sola direzione, cioè verso il futuro. Ma la
relatività generale di Einstein ammette l’esistenza di linee di universo chiuse,
in cui il nostro movimento nel tempo può avvenire anche verso la direzione del passato, rendendo
concettualmente possibile il viaggio nel tempo. Novikov sostiene che in una linea di
universo chiusa, gli eventi devono essere determinati non solo dagli eventi passati,
ma anche da quelli futuri. Dunque, gli eventi all'interno di una linea di universo chiusa si
influenzano reciprocamente, impedendo una qualsiasi contraddizione logica.
Se oggi siamo poveri, non possiamo tornare indietro di 20 anni e consegnarci la
combinazione vincente del superenalotto per ritrovarci improvvisamente pieni di soldi.
L'unica soluzione è che, per essere ricchi oggi, avremmo dovuto ricevere 20 anni fa la combinazione
vincente da noi stessi. Dunque, il nostro passato, comprende già le azioni provenienti dal futuro.
Il fatto che non si possa cambiare il passato, non significa che si è spettatori esterni e che
non si possa interagire. Potremmo incontrare noi stessi, festeggiare il compleanno insieme,
ma non possiamo ucciderci perché si creerebbe un paradosso. Qualsiasi interazione compiuta nel
passato farebbe già parte della storia originale. Il principio di autoconsistenza di Novikov spiega
come la linea temporale rimanga inalterata NON per magia, ma grazie alle leggi della fisica.
Il passato, il presente e il futuro formano un'unica trama e si influenzano reciprocamente,
impedendo qualsiasi contraddizione logica. Così come le leggi della fisica ci impediscono
di attraversare un muro o di essere invisibili, lo so che vorreste esserlo,
allo stesso modo ci impediscono di creare paradossi viaggiando nel tempo.
Se i viaggi nel tempo fossero possibili, non potrebbero essere utilizzati per cambiare il
passato, ma solo per partecipare al corso naturale della storia.
L’esperimento originale del biliardo di Novikov era leggermente più semplice di quello che vi
ho proposto perché era la palla che entrava in buca a colpire sè stessa. Ma ho passato ore a
guardare campionati di biliardo per cercare la configurazione che più si avvicinasse a
quella dell’esperimento quindi, solo per questo, dovete lasciare mi piace ed iscrivervi al canale.
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